JP2015181835A - 薬液投与装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投与部位に装着して携帯される本体部分を大型化することなく、薬液の投与速度に対して薬液の充填速度の高速化を図ることが可能な携帯型の薬液投与装置を提供する。【解決手段】内部モータ部と、前記内部モータ部の回転軸に固定された減速歯車装置と、前記減速歯車装置に対して直接または間接的に嵌合して設けられた最終段歯車と、薬液を収容するシリンジ内で押し子を摺動させるためのものであって前記最終段歯車の回転軸上に設けられた送りネジと、前記内部モータ部の回転から前記最終段歯車の回転への減速率と前記減速歯車装置に嵌合する外部モータ部の回転から前記最終段歯車の回転への減速率とを切り替える減速率切替部とを有する薬液投与装置である。【選択図】図１

Description

本発明は薬液投与装置に関し、特にはインスリンポンプのように持続的な薬液投与を行うための携帯型の薬液投与装置に関する。

近年、皮下注射や静脈内注射などによって、患者の体内に薬液を持続的に投与する治療法が行われている。例えば、糖尿病患者に対する治療法として、患者の体内に微量のインスリンを持続的に注入する治療が実施されている。この治療法では、一日中患者に薬液（インスリン）を投与するために、患者の身体又は衣服に固定して持ち運び可能な携帯型の薬液投与装置（いわゆるインスリンポンプ）が用いられている。

このような携帯型の薬液投与装置の一つとして、ポンプ形式のものが提案されている。ポンプ形式の薬液投与装置は、薬液が貯蔵されるリザーバとしてのシリンジと、シリンジの内部で駆動されるピストンとを有し、モータによって回転する親ネジの軸方向にピストンを移動させることにより、シリンジ内の薬液を分注、投与する構成である（下記特許文献１参照）。

特表２０１０−５０９９８４号公報（図１，図２および関連記載部）

ところで、以上のような携帯型の薬液投与装置への薬液充填は、患者自らが、薬液バイアルから注射針とシリンジを用いて必要量の薬液をシリンジ内に吸引し、薬液投与装置に充填する作業を行っている。この充填作業は、まず、薬液バイアルのゴムパッキンに注射針をさして空気を注入した後、外筒に印刷された目盛を目安にしてシリンジ内に必要量の薬液を吸引する。次に、注射針部を上にしてシリンジ内の空気を排出する。そして、薬液投与装置の薬液リザーバに空気が残らないようにシリンジから薬液を注入するか、または、薬液を吸引したシリンジを薬液投与装置にセットすることにより行われる。これらの複雑な作業を、安全性、衛生面も考慮しながら、病院内とは異なる一般家庭、出先の化粧室などで行なわなければならず、熟練を要し、手間のかかる作業となっており、作業の簡素化、安全性向上、衛生面の向上が望まれている。

このため、薬液バイアルのゴムパッキンに吸引用の針をさし、必要となる充填量を入力するだけで、薬液投与装置内の薬液リザーバに薬液を充填することが可能な、投与部位に装着した状態で携帯されるパッチタイプの携帯型薬液投与装置の実現が期待されている。
この場合、問題となるのが、充填時の駆動源である。携帯型薬液投与装置は小型軽量化が必須要素となっているので、投与に必要な限界出力の超小型モータと、このモータを駆動する最低限の電力容量の小型電池を内蔵している。この種の携帯型薬液投与装置の時間当たりの薬液投与量は、０．５μｌ/ｈから２０μｌ/ｈ程度のため、非力な超小型モータに大減速機構を組み合わせて使用されている。これに対して、薬液充填は短時間に行う必要があり、また、薬液リザーバ内に空気が入った場合にはこれをスピーディに排出することも必要であり、大出力の大きなモータとこれを駆動可能な大きめの電池が必要となる。もし、携帯型薬液投与装置に内蔵されているモータと電池にて充填作業を行おうとすると、薬液リザーバに対する薬液の充填作業は、薬液の投与速度と同程度の速度でしか行われず、相当の作業時間を必要とし、実現が困難であった。また、携帯型薬液投与装置に充填作業に適したモータと電池を実装すると非常に大きな装置となり、携帯性を損なう結果となり、実現ができなかった。

そこで本発明は、投与部位に装着した状態で携帯される本体部分を大型化することなく、薬液の投与速度に対して充填速度の高速化を図ることが可能な携帯型の薬液投与装置を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するための本発明の薬液投与装置は、内部モータ部と、前記内部モータ部の回転軸に固定された減速歯車装置と、前記減速歯車装置に対して直接または間接的に嵌合して設けられた最終段歯車と、薬液を収容するシリンジ内で押し子を摺動させるためのものであって前記最終段歯車の回転軸上に設けられた送りネジと、前記内部モータ部の回転から前記最終段歯車の回転への減速率と前記減速歯車装置に嵌合する外部モータ部の回転から前記最終段歯車の回転への減速率とを切り替える減速率切替部とを有する。

このような構成の薬液投与装置では、減速率切替部によって、内部モータ部の回転から最終段歯車の回転への減速率に対して、外部モータ部の回転から最終段歯車の回転への減速率を大きくすることにより、内部モータ部を用いた低速での薬液投与と、外部モータ部を用いた高速での薬液充填とが行われる。

以上説明したように本発明の薬液投与装置によれば、内部モータ部の駆動による低速での薬液投与に対して、外部モータ部の駆動による高速での薬液充填を行うことが可能になる。この結果、装置を大型化することなく、薬液の投与速度に対して充填速度の高速化を図ることが可能になる。

第１実施形態の薬液投与装置における本体部分と充填器との斜視図である。 第１実施形態の薬液投与装置における薬液充填を示す図である。 第１実施形態の薬液投与装置における本体部分を含む要部の分解斜視図である。 第１実施形態の薬液投与装置における本体部分の概略平面図（薬液投与時）である。 第１実施形態の薬液投与装置における本体部分の概略平面図（薬液充填時）である。 本発明の薬液投与装置に備えられた遊星歯車機構の斜視図である。 第１実施形態の変形例を示す本体部分の概略平面図である。 第１実施形態の変形例の薬液投与装置における薬液充填を説明する図である。 第２実施形態の薬液投与装置における本体部分の概略平面図（薬液投与時）である。 第２実施形態の薬液投与装置における本体部分の概略平面図（薬液充填時）である。

以下、本発明を適用した薬液投与装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、ここではパッチ式のインスリンポンプに本発明を適用した場合の構成を説明するが、本発明の薬液投与装置は、持続的な薬液投与を行うと共に、装置内に薬液を充填する機能を有する携帯型の薬液投与装置に広く適用される。

≪第１実施形態≫
［薬液投与装置の構成］
図１は、第１実施形態の薬液投与装置１における本体部分１ａと充填器１ｂの斜視図である。また図２は、第１実施形態の薬液投与装置１における薬液充填を示す図である。これらの図に示すように、薬液投与装置１は、薬液投与の際に患者に装着される本体部分１ａと、本体部分１ａに対して組み合わせて用いられる薬液の充填器１ｂとを有し、本体部分１ａに対して薬液を充填する機能を備えている。

また図３は、第１実施形態の薬液投与装置１における本体部分１ａを含む要部の分解斜視図である。この図に示すように、薬液投与装置１は、薬液投与時において、本体部分１ａに対して本体カバー１ｃおよびクレードル１ｄを嵌合させて用いられるものである。

以下、第１実施形態の薬液投与装置１の詳細な構成を、本体部分１ａ、充填器１ｂ、本体カバー１ｃ、およびクレードル１ｄの順に説明する。

《本体部分１ａ》
図４および図５は、薬液投与装置１における本体部分１ａの概略平面図である。図４は、薬液投与時の概略平面図であり、図５は薬液充填時の概略平面図である。これらの図４および図５、さらには先の図１および図３に示すように、薬液投与装置１の本体部分１ａは、筐体１０の内部に、内部モータ部１１を有し、さらに本実施形態に特徴的な遊星歯車機構１３および長軸平歯車１５を有している。また本体部分１ａの筐体１０内には、長軸平歯車１５に嵌合して設けられる最終段歯車１７、この最終段歯車１７に固定された送りネジ１９、および送りネジ１９の最終段歯車１７側の端部に取り付けられた押さえロッド１８が収納される。また筐体１０の内部には、長軸平歯車１５に対して平行に配置されたレール２１、送りネジ１９に嵌合する固定ナット２３（図３参照）、薬液を収容するシリンジ２５、およびシリンジ２５内に陥入された押し子２７が収納される。さらに以上のような本体部分１ａは、内部モータ部１１を駆動するための電池Ｅを収納する電池ボックス２９、および薬液の投与／充填ポート３１を備えていている。以上のような本体部分１ａの各構成要素の詳細は、次のようである。

＜筐体１０（本体部分１ａ）＞
筐体１０は、本体部分１ａを構成する各構成要素を収納するものであり、一方の主面側を開口した箱状のものである。この筐体１０には、遊星歯車機構１３が収納される位置に対応する側壁部に、開口部１０ａ（図１参照）が設けられたものである。また、筐体１０の側壁には、以降に説明する充填器１ｂの筐体４０との連結を図るために嵌合部１０ｂが設けられている。さらに図２に示すように、筐体１０において収納部が形成されている側に対する裏面側には、本体部分１ａと充填器１ｂとを所定状態で配置した場合に、この状態を保持するためのフックを掛ける止め付け部１０ｃが設けられていても良い。

またここでの図示は省略したが、筐体１０は、開口部１０ａの他に電池ボックス２９への電池Ｅの出し入れを行うための蓋付きの開口部を有していても良い。

＜内部モータ部１１（本体部分１ａ）＞
内部モータ部１１は、モータと減速ギアヘッドとを備えて電池Ｅによって駆動されるものであり、筐体１０の内部に固定された状態で設けられている。この内部モータ部１１は、例えば以降に説明する充填器１ｂに備えられた制御部での制御により、シリンジ２５内に送りネジ１９を挿入する方向に自在に回転する回転軸１１ａ（図４、図５参照）を有する。このような内部モータ部１１のモータは、例えばパルス駆動されるステッピングモータであることとする。

＜遊星歯車機構１３（本体部分１ａ）＞
遊星歯車機構１３は、減速歯車装置であり、本発明に特徴的な構成を有している。この遊星歯車機構１３は、内部モータ部１１の回転軸に固定された状態で設けられている。

図６は、薬液投与装置１に備えられた遊星歯車機構１３の斜視図である。図６に示すように、遊星歯車機構１３は、内部モータ部１１の回転軸に固定された太陽歯車１３ａ、その周囲に設けられた複数の遊星歯車１３ｂ、これらを囲んで設けられた内歯車１３ｃ、および各遊星歯車１３ｂの回転軸に固定された遊星キャリア１３ｄを備えている。尚、遊星歯車１３ｂは、ここでは３個設けた構成を図示したが、設計に応じた必要な個数が太陽歯車１３ａの周囲に均等に配置されれば良い。

そして特に、内歯車１３ｃは、内周に内歯を有し、かつ外周には外歯１３ｅが設けられて平歯車を構成している。また遊星キャリア１３ｄの回転軸φ上には、遊星キャリア１３ｄの固定部材として別の平歯車１３ｆが固定された状態となっている。

図４に示すように、この平歯車１３ｆには、着脱自在に停止部材１３ｇがかみ合わせて設けられており、これらの平歯車１３ｆと停止部材１３ｇとで、遊星キャリア１３ｄの固定部材が構成されている。この停止部材１３ｇは、例えば図３に示した本体カバー１ｃの内壁に設けられ、本体部分１ａに対して本体カバー１ｃを被せた状態において、平歯車１３ｆの回転を停止状態とし、これにより遊星キャリア１３ｄが固定される構成となっている。

このように遊星キャリア１３ｄを固定した状態においては、内部モータ部１１に対し、太陽歯車１３ａが入力軸、内歯車１３ｃが出力軸となる。また、遊星キャリア１３ｄの固定により、遊星歯車１３ｂは、太陽歯車１３ａの周囲を公転せず、自転のみとなる。これにより、内部モータ部１１の駆動による太陽歯車１３ａの回転速度に対して、内歯車１３ｃおよび外歯１３ｅの回転速度が減速されることになる。

また、図１に示されるように、以上のように構成された遊星歯車機構１３は、筐体１０の側壁に設けた開口部１０ａに対応する位置に配置されている。これにより、図５に示すように、開口部１０ａを介して、外部モータ部４１によって駆動される外部歯車４５が、遊星歯車機構１３の外歯１３ｅに対して嵌合され、外部モータ部４１による外歯１３ｅの駆動が自在な構成となっている。尚、この外部モータ部４１は、以降に詳しく説明する充填器１ｂに設けられたモータ部であり、以降「充填用モータ部４１」と記す。

このような状態においては、内部モータ部１１を駆動させずに、充填用モータ部４１の駆動によって遊星歯車機構１３の外歯１３ｅを駆動させることができる。この場合、平歯車１３ｆの固定が解除されているため、遊星歯車１３ｂは自転しながら公転する。このため、充填用モータ部４１による駆動は、直接、遊星歯車機構１３の外歯１３ｅに伝わり、減速されることなく外歯１３ｅで構成された平歯車、すなわち内歯車１３ｃが回転することになる。尚、平歯車１３ｆと停止部材１３ｇとで構成される固定部材は、遊星キャリア１３ｄを自在に固定可能な形状であればこのような構成に限定されることない。例えば、停止部材１３ｇを本体カバー１ｃに設けず、予め平歯車１３ｆにかみ合わせた状態で本体部分１ａに停止部材１３ｇを設け、薬液充填時に充填器１ｂと組み合わせたときに、停止部材１３ｇが平歯車１３ｆから解除されるような機構を設けても良い。このような固定部材は、減速歯車装置である遊星歯車機構１３の減速率切替部となる。

＜長軸平歯車１５（本体部分１ａ）＞
図４および図５に示すように、長軸平歯車１５は、以降に説明する送りネジ１９と同程度の長さの回転軸を有する平歯車であり、筐体１０の内部に固定された状態で設けられている。この長軸平歯車１５は、遊星歯車機構１３における外歯１３ｅと次に説明する最終段歯車１７との間に、これらに嵌合させた状態で設けられている。尚、長軸平歯車１５と遊星歯車機構１３の外歯１３ｅとの間には、必要に応じて中間歯車をかみ合わせて設けても良い。

＜最終段歯車１７（本体部分１ａ）＞
最終段歯車１７は、例えば図示したような平歯車であって良く、長軸平歯車１５に対して嵌合させた状態で設けられている。この最終段歯車１７は、筐体１０には固定されておらず、これにより長軸平歯車１５の回転軸方向に沿って移動可能となっている。

＜送りネジ１９（本体部分１ａ）＞
送りネジ１９は、最終段歯車１７の回転軸上に固定されている。この送りネジ１９において、最終段歯車１７に固定されている基端部とは逆側の先端部１９ａは、次に説明する押し子２７に対して固定され、固定された状態で押し子２７に対して回転自在であることとする。図４に示すように、このような先端部１９ａは、送りネジ１９の径を一部小さくしたくびれ形状を有し、押し子２７の中央部に形成された貫通孔２７ａに陥入されている。くびれ形状には、Ｅリング２７ｃが嵌合されており、これによって貫通孔２７ａから送りネジ１９が外れることが防止されている。

また送りネジ１９は、固定ナット２３に嵌合させた状態において、上述した内部モータ部１１による遊星歯車機構１３の駆動により先端部１９ａ側に移動するように、ネジ山が形成されていることとする。このネジ山は、押し子２７の送り速度にあわせたピッチを有する。また送りネジ１９は、押し子２７の移動範囲に合わせた有効長を有する。

＜押さえロッド１８（本体部分１ａ）＞
押さえロッド１８は、送りネジ１９の最終段歯車１７側の端部に取り付けられ、レール２１と嵌合する凹部が設けられており、送りねじ１９を回転自在にしてレール２１に沿って滑りながら、最終段歯車１７を長軸平歯車１５に押し付ける。押さえロッド１８の取り付けは、最終段歯車１７と長軸平歯車１５を嵌合させてから、押さえロッド１８の凹部をレール２１にはめ込むことで行われる。なお、押さえロッド１８は、弾性を有するエラストマーまたはゴム製で構成されていても良く、凹部にはレール２１との滑りを良くするフッ素樹脂テープを貼りつけても良い。

＜レール２１（本体部分１ａ）＞
レール２１は、押さえロッド１８の凹部と嵌合することで最終段歯車１７を長軸平歯車１５に対して押しつけるためのものであり、長軸平歯車１５に対して平行となるように、筐体１０の内部に固定された状態で設けられている。このようなレール２１は、例えばその断面がＴ字状をしており、最終段歯車１７に向かう面が、長軸平歯車１５とレール２１との間への最終段歯車１７の着脱が自在でありながらも、長軸平歯車１５とレール２１との間で最終段歯車１７が両方向に回転自在となる形状を有していることとする。このようなレール２１は、最終段歯車１７に向かう面が、弾性材料で構成されていても良い。

＜固定ナット２３（本体部分１ａ）＞
固定ナット２３は、送りネジ１９に嵌合して設けられるもので、筐体１０の内部に固定された状態で設けられている。この固定ナット２３は、長軸平歯車１５およびレール２１と平行に送りネジ１９が保持されるように、筐体１０内において位置決めされて設けられている。このような固定ナット２３の固定位置は、長軸平歯車１５の端部側であることとする。

また図３の分解斜視図に示したように、固定ナット２３は、送りネジ１９が嵌合自在なハーフナットであることとする。これにより、最終段歯車１７、送りネジ１９、以降に説明するシリンジ２５および押し子２７が、本体部分１ａから着脱自在となっている。また、固定ナット２３を少なくとも２つのセグメントに分割したスプリットナットとしても良く、各セグメントが送りネジ１９を締め付けるように付勢させることで、送りネジ１９の着脱が容易となる。この場合、薬液投与装置１の本体部分１ａは、繰り返し使用可能なリユース部と、このリユース部に対して取り外し自在としたディスポ部とに分けられる。このうちリユース部は、筐体１０内に固定して設けられた内部モータ部１１、遊星歯車機構１３、長軸平歯車１５、レール２１、電池ボックス２９、および投与／充填ポート３１で構成される。一方、ディスポ部は、薬液に晒されるシリンジ２５および押し子２７、さらには押し子２７に固定された送りネジ１９、最終段歯車１７、および押さえロッド１８で構成される。ディスポ部は、これらの構成要素を別の筐体に設けた状態で、筐体１０から取り外し自在としても良い。

尚、薬液投与装置１の本体部分１ａをリユース部とディスポ部とに分ける必要のない場合であれば、固定ナット２３はハーフナットやスプリットナットとして構成することに限定されず、通常のリング状のナットであって良い。

＜シリンジ２５（本体部分１ａ）＞
シリンジ２５は、一方の底面が閉塞され他方の底面が開放された筒状の薬液貯蔵部である。このシリンジ２５は、内部において筒状の延設方向に押し子２７の摺動が自在な寸胴形状に成形されている。また、シリンジ２５内においての押し子２７の摺動に伴い、押し子２７が回転することのないように、筒状の底面は楕円形のような扁平形状であることが好ましい。またシリンジ２５における筒状の延設方向の長さは、送りネジ１９の長さと同程度であることとする。

このようなシリンジ２５は、閉塞された底面側に薬液の投与口が設けられ、この投与口において薬液の投与／充填用のチューブ２５ａが連通されている。チューブ２５ａは、例えば先端に針が接続されたものである。尚、チューブ２５ａの先端に設けられた針部分は、保持部材２５ｂによって所定の向きとなるように保持され、この保持部材２５ｂが薬液の投与／充填ポート３１内に嵌合して配置される構成となっている。

またシリンジ２５は、透明材料で構成され、内部の薬液量および気泡の有無が目視で確認できる構成となっている。尚、図４は、次の押し子２７の説明のため、シリンジ２５の一部を切り欠いた図となっている。

＜押し子２７（本体部分１ａ）＞
押し子２７は、シリンジ２５内に液密を保った状態で摺動自在に陥入され、シリンジ２５内の容積を自在に調整するものであり、送りネジ１９の先端部１９ａに固定されている。押し子２７において送りネジ１９が固定された部分は、送りネジ１９の軸受けとして構成され、押し子２７に対して送りネジ１９の回転が自在でありながらも、送りネジ１９の移動に対して押し子２７が追従するように構成されている。

このような押し子２７は、図４に示すように、例えば中央部に貫通孔２７ａを有する。この貫通孔２７ａは、送りネジ１９の先端部１９ａが挿入される側の開口部分で開口径を絞った形状である。一方、シリンジ２５内に向かう側の開口部分の内壁にはネジ山が形成され、このネジ山に蓋２７ｂが嵌合して設けられ、貫通孔２７ａが蓋２７ｂで閉塞された状態となっている。

押し子２７の貫通孔２７ａに挿入された送りネジ１９の先端部１９ａには、そのくびれ形状の部分にＥリング２７ｃがはめ込まれ、これにより押し子２７からの送りネジ１９の脱落が防止された状態となっている。

尚、シリンジ２５の底面が円形である場合、シリンジ２５内において押し子２７が回転しても良い。この場合、押し子２７は、送りネジ１９に対して固定されていても良い。

このような押し子２７の外周には、気密性を確保するためのパッキン２７ｄが埋め込まれている。パッキン２７ｄは、シリンジ２５内において押し子２７を摺動させる際の平行性を保つために２重に配置されていることが好ましい。

＜電池ボックス２９（本体部分１ａ）＞
電池ボックス２９は、内部モータ部１１を駆動するための電池を収納する部分であり、内部モータ部１１を駆動できる出力を有する電池が収納される構成となっている。ここでは例えば２個のボタン電池が重ねて収納される構成となっている。

＜投与／充填ポート３１（本体部分１ａ）＞
投与／充填ポート３１は、シリンジ２５内からの薬液の投与、およびシリンジ２５内への薬液の充填を行うためのインターフェースとなる部分である。

図１に示すように、この投与／充填ポート３１は、筐体１０において収納部が形成されている側に対する裏面側から、薬液Ｌが収納された薬液バイアル１００の接続が可能となっている。例えば、薬液バイアル１００には、薬液Ｌが収納された内部に連通するチューブ１０１が延設され、さらにチューブ１０１の先端側には、チューブ１０１の先端部分を所定状態で保持するアダプタ１０３が設けられている。投与／充填ポート３１は、筐体１０の裏面側において、アダプタ１０３が陥入される構成となっている。投与／充填ポート３１にアダプタ１０３が陥入された状態において、シリンジ２５から延設されたチューブ２５ａと、薬液バイアル１００から延設されたチューブ１０１とが連通される構成となっている。

また図３に示すように、この投与／充填ポート３１は、筐体１０における裏面側に、クレードル１ｄに設けられた投与針１０５の針アダプタ１０７の接続が可能となっている。例えば、クレードル１ｄには、投与針１０５を所定状態で保持しつつ、投与針１０５に連通される針アダプタ１０７が設けられている。投与／充填ポート３１は、筐体１０の裏面側に針アダプタ１０７が陥入され、これにより、シリンジ２５から延設されたチューブ２５ａと、針アダプタ１０７に連通して保持された投与針１０５とが連通される構成となっている。

《充填器１ｂ》
図１に示した充填器１ｂは、例えば薬液投与装置１のコントローラを兼ねたものである。この充填器１ｂは、筐体４０の内部に、充填用モータ部４１、充填用モータ部４１によって駆動される外部歯車４３，４５，および充填用モータ部４１を駆動するための電池Ｅ’を収納する電池ボックス４７を有する。さらに充填器１ｂは、薬液投与装置１の駆動を制御する制御部４９を備えている。以上のようなコントローラを兼ねた充填器１ｂの各構成要素の詳細は、次のようである。

＜筐体４０（充填器１ｂ）＞
筐体４０は、充填器１ｂを構成する各構成要素を収納するものである。この筐体４０には、外部歯車４３，４５が収納される位置に対応する側壁部に、開口部４０ａを有する。また、筐体４０の側壁からは、２つの爪部４０ｂが延設されている。これらの爪部４０ｂは、先に説明した本体部分１ａの筐体１０の嵌合部１０ｂに嵌合し、本体部分１ａの筐体１０を２方向からかしめて本体部分１ａと充填器１ｂとを連結するためのものである。また筐体４０の外装面には、薬液投与装置１の駆動状態を表示するための表示部４０ｃが設けられている。

尚、ここでの図示は省略したが、筐体４０には、開口部４０ａを塞ぐ蓋が設けられる。また筐体４０は、開口部４０ａの他に電池ボックス４７への電池の出し入れを行うための蓋付きの開口部を有する。

また筐体４０において表示部４０ｃが配置されている面と逆の裏面側には、図２に示したように、本体部分１ａと充填器１ｂとを所定状態で配置した場合に、この状態を保持するためのフック４０ｄが設けられていても良い。

＜充填用モータ部４１（充填器１ｂ）＞
充填用モータ部４１は、電池Ｅ’によって駆動されるものであり、筐体４０の内部に固定された状態で設けられている。充填用モータ部４１は、制御部４９による制御により、選択された方向に自在に回転する回転軸４１ａを有する。この充填用モータ部４１は、本体部分１ａの内部モータ部１１よりも十分に大きな出力を有することとする。

＜外部歯車４３，４５（充填器１ｂ）＞
外部歯車４３，４５は、充填用モータ部４１の回転軸上に固定された初段歯車４３と、これに嵌合して設けられた最終段歯車４５である。最終段歯車４５は、筐体４０内に固定して設けられている。また、本体部分１ａの筐体１０の開口部１０ａを開放し、充填器１ｂの筐体４０の開口部４０ａを開放した状態において、これらを隣接して配置することで、充填器１ｂの最終段歯車４５と本体部分１ａの遊星歯車機構１３を構成する外歯１３ｅとが嵌合する構成となっている。

＜電池ボックス４７（充填器１ｂ）＞
電池ボックス４７は、充填用モータ部４１を駆動するための電池Ｅ’を収納する部分であり、本体部分１ａに収納される電池Ｅよりも十分に大きな出力であって、充填用モータ部４１の駆動およびコントローラの機能を作動できる出力を有する電池Ｅ’が収納される構成となっている。

＜制御部４９（充填器１ｂ）＞
制御部４９は、筐体４０の外装面に配置された、薬液投与装置１の薬液充填の操作に関わる各種スイッチ４９ａ〜４９ｄ、および薬液投与装置１の薬液投与に供する内部モータ部１１の駆動を遠隔で操作する操作部４９ｅ、さらにはここでの図示を省略した演算部を備えている。

制御部４９を構成する各種スイッチ４９ａ〜４９ｄは、電源のオン／オフスイッチ４９ａ、シリンジ２５への薬液の充填量を入力する３つの充填量入力スイッチ４９ｂ、薬液の充填スタートスイッチ４９ｃ、および薬液の充填ストップスイッチ４９ｄである。このうち、薬液の充填スタートスイッチ４９ｃは、押し続けることで薬液投与装置１の押し子２７をシリンジ２５の薬液の投与口方向から遠ざかるように充填用モータ部４１を回転させるスイッチも兼ねる。また薬液の充填ストップスイッチ４９ｄは、押し続けることで薬液投与装置１の押し子２７がシリンジ２５の薬液の投与口方向に動かすように充填用モータ部４１を回転させるスイッチも兼ねる。

また操作部４９ｅは、薬液投与の開始や停止以外に、シリンジ２５からの薬液投与のプログラムを設定し、その設定にしたがって内部モータ部１１の駆動を操作する部分である。薬液投与のプログラムとしては、長時間にわたって少量の薬液を持続的に投与する場合の基礎投与（べーサル）設定、および所定のタイミングで所定量の薬液を一時的に投与する場合の追加投与（ボーラス）設定などがある。

以上のような各種スイッチ４９ａ〜４９ｄおよび操作部４９ｅにおける各設定の状態は、筐体４０に設けた表示部４０ｃに表示される構成となっている。

また、ここでの図示を省略した演算部は、充填スタートスイッチ４９ｃを作動させた場合に、所定のアルゴリズムに従って充填用モータ部４１を駆動する。このアルゴリズムは、以降の薬液投与装置１に対する薬液充填の手順において詳細に説明する。また演算部は、操作部４９ｅでの薬液投与の開始や停止、あるいは設定されたプログラムに対応するアルゴリズムに従って、遠隔操作で内部モータ部１１を駆動する。

《本体カバー１ｃ》
図３に示す本体カバー１ｃは、本体部分１ａに着脱自在に被せられる。この本体カバー１ｃの本体部分１ａに向かう面には、先の本体部分１ａの遊星歯車機構１３において説明した停止部材１３ｇが形成されている。このため、本体カバー１ｃを本体部分１ａに被せた状態において、停止部材１３ｇが遊星歯車機構１３の平歯車１３ｆにかみ合わせられ、平歯車１３ｆを固定する構成となっている。

さらに、本体カバー１ｃの外装面には、シリンジ２５が配置される部分に対応する透明窓５１が設けられおり、この透明窓５１からシリンジ２５内の薬液量および気泡の有無が確認できる構成となっている。また、本体カバー１ｃの側周面には、次に説明するクレードル１ｄを止め付けるためのクレードル固定溝５３が設けられている。

《クレードル１ｄ》
図３に示すクレードル１ｄは、本体カバー１ｃが装着された本体部分１ａに対して、本体カバー１ｃと逆側から着脱自在に装着される。クレードル１ｄにおいて、本体部分１ａに向かう面とは逆側の面は、皮膚に対する貼合せ面となっている。

またクレードル１ｄの本体部分１ａに向かう面には、本体部分１ａとは逆側に投与針１０５を向けた状態で、投与針１０５を保持する針アダプタ１０７が設けられている。尚、針アダプタ１０７に対する投与針１０５の保持は自在である。

この針アダプタ１０７は、クレードル１ｄを本体部分１ａに装着した状態において、先に説明した本体部分１ａの投与／充填ポート３１に陥入される。陥入された状態においては、シリンジ２５から延設されたチューブ２５ａと、針アダプタ１０７に保持された投与針１０５とが連通される構成となっている。

またクレードル１ｄには、本体カバー１ｃで覆われた本体部分１ａにクレードル１ｄを装着した状態で、本体カバー１ｃのクレードル固定溝５３に嵌合される固定部１０９が設けられている。

［薬液投与装置１に対する薬液充填の手順］
以上のように構成された薬液投与装置１に対する薬液充填は、次のように行う。先ず、図５に示すように、本体部分１ａに、シリンジ２５、送りネジ１９、保持部材２５ｂ、最終段歯車１７、および押さえロッド１８を含むディスポ部をセットする。この際、シリンジ２５の最深部に押し子２７を押し込んだ状態としておく。この状態で、本体部分１ａの遊星歯車機構１３に充填器１ｂの外部歯車４５をかみ合わせ、本体部分１ａと充填器１ｂとを連結させる。

次いで、図１および図２に示すように、薬液バイアル１００から延設されたアダプタ１０３を本体部分１ａの投与／充填ポート３１に陥入させ、シリンジ２５から延設されたチューブ２５ａと、薬液バイアル１００から延設されたチューブ１０１とを連通させる。

この状態においては、シリンジ２５におけるチューブ２５ａの接続部が上方向となるように本体部分１ａと充填器１ｂとを配置することが重要である。この場合、例えば図２に示すように、薬液バイアル１００の接続部側が上方向となる。この状態を保つために、連結した本体部分１ａと充填器１ｂとを保持するためのスタンド１ｅを用いても良い。尚、このスタンド１ｅは、薬液投与装置１の構成要素として、本体部分１ａ、充填器１ｂとは別体として用意されていても良い。

以上のように本体部分１ａ、充填器１ｂ、および薬液バイアル１００の配置を完了させたところで、図１に示した充填器１ｂの制御部４９での制御により、先ずオン／オフスイッチ４９ａによって電源を入れ、充填量入力スイッチ４９ｂの操作により充填量を設定する。

次いで、充填スタートスイッチ４９ｃをオンにする。これにより以下のようなアルゴリズムに従って充填用モータ部４１が駆動される。

先ず、充填用モータ部４１によって遊星歯車機構１３を駆動させ、シリンジ２５の最深部から押し子２７を引き出し、薬液バイアル１００からシリンジ２５内に薬液Ｌが規定量になるまで吸引する。次いで、充填用モータ部４１を逆回転させることで、押し子２７をシリンジ２５内の最深部にまで押し戻し、チューブ１０１から薬液バイアル１００までの間の気泡を追い出す。その後、再度、充填用モータ部４１を逆回転させることで、シリンジ２５の最深部から押し子２７を引き出し、シリンジ２５内に設定量の薬液Ｌを充填する。

［薬液投与装置１による薬液投与の手順］
以上のようにして薬液が充填された薬液投与装置１による薬液投与は、次のように行う。先ず、上述の手順で薬液充填が完了した後、本体部分１ａと、充填器１ｂおよび薬液バイアル１００との連結を解除する。その後、図３に示すように、本体部分１ａに、本体カバー１ｃを被せることにより、本体カバー１ｃの停止部材１３ｇを遊星歯車機構１３の平歯車１３ｆにかみ合わせ、遊星キャリア１３ｄを固定状態とする。

また、本体部分１ａとの連結を解除した充填器１ｂの操作部４９ｅで、薬液投与のプログラムを設定しておく。

また、薬液の投与部位に対して、投与針１０５を保持させる前のクレードル１ｄを貼合せる。貼合せ後、クレードル１ｄの針アダプタ１０７に投与針１０５を保持させることにより、薬液の投与部位に対して投与針１０５を穿刺する。

以上の後、クレードル１ｄに対して、本体カバー１ｃで覆われた本体部分１ａを嵌合させる。

以上のようにして薬液の投与部位に対して、クレードル１ｄを介して本体部分１ａを装着させたところで、充填器１ｂにおける電源のオン／オフスイッチ４９ａをオンにし、操作部４９ｅを操作して、制御部４９からの遠隔操作により、操作部４９ｅで設定されたプログラムに対応するアルゴリズムに従って内部モータ部１１を駆動させる。これにより、設定されたプログラムにしたがってシリンジ２５の内部に押し子２７を押し込み、シリンジ２５に連通する投与針１０５から投与部位に対して薬液Ｌを投与する。

［薬液投与装置１の効果］
以上説明した第１実施形態の薬液投与装置１では、上述したような構成を有する遊星歯車機構１３を備えている。これにより、内部モータ部１１の回転速度を、遊星歯車機構１３によって十分に減速した速度で送りネジ１９に伝えることが可能である。一方、コントローラを兼ねた充填器１ｂに設けた充填用モータ部４１の回転速度を、遊星歯車機構１３の外歯１３ｅを介して減速させることなく、本体部分１ａの送りネジ１９に伝えることが可能である。

したがって、内部モータ部１１の駆動による低速での薬液投与に対して、充填用モータ部４１の駆動による高速での薬液充填を行うことが可能になる。この結果、薬液の投与部位に装着される本体部分１ａを大型化することなく、薬液の投与速度に対して、シリンジ２５内への薬液の充填速度の高速化を図ることが可能になる。

また、充填用モータ部４１を有する充填器１ｂを、薬液投与装置１のコントローラに設けたことにより、さらに別体として充填器１ｂを携帯することなく、上述した高速での薬液充填が可能となる。

≪変形例≫
［薬液投与装置の構成］
図７は第１実施形態の変形例を示す薬液投与装置１’の本体部分１ａ’の概略平面図である。この図に示す変形例の薬液投与装置１’が、第１実施形態の薬液投与装置と異なるところは、本体部分１ａ’を構成する幾つかの部材のレイアウトにあり、本体部分１ａ’を構成する各部材の構成は同様である。以下、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略し、異なる構成要素のみを説明する。

すなわち変形例１における薬液投与装置１’の本体部分１ａ’は、筐体１０’の隅に開口部１０ａ’が設けられるように構成されている。ここでは、長軸平歯車１５に対する遊星歯車機構１３と内部モータ部１１との位置関係を反転させた構成となっている。ここでは特に、シリンジ２５に設けられた投与／充填用のチューブ２５ａの接続部が上方となるように本体部分１ａ’を立てて設置した場合に、本体部分１ａ’の下部に開口部１０ａ’が配置されることが重要である。

この場合、図８に示すように、本体部分１ａ’に連結して用いられる充填器１ｂ’においては、充填用モータ部４１に対して、複数の傘型モータ４３ａ，４３ｂを組み合わせて用いる。これにより、本体部分１ａ’の遊星歯車機構１３を構成する外歯１３ｅに嵌合される最終段歯車４５の向きを、充填用モータ部４１の回転軸４１ａに対して９０度傾ける。

［薬液投与装置１’に対する薬液充填／薬液投与の手順］
変形例の薬液投与装置１’に対する薬液充填の手順、および薬液投与装置１’による薬液投与の手順は、第１実施形態と同様である。

［変形例の効果］
このような変形例の構成とすることにより、第１実施形態の薬液投与装置の効果に加え、薬液充填に際して、平置きした充填器１ｂ’を固定用のスタンドとして用いることができる。これにより別体としてスタンドを用意することなく、本体部分１ａ’を安定して立てた状態で保持することが可能になる。

≪第２実施形態≫
［薬液投与装置の構成］
図９は第２実施形態の薬液投与装置２における本体部分２ａの概略平面図である。図９および図１０は、第２実施形態の薬液投与装置２における本体部分２ａの概略平面図である。図９は薬液投与時の概略平面図であり、図１０は薬液充填時の概略平面図である。

これらの図に示す第２実施形態の薬液投与装置２が、第１実施形態の薬液投与装置と異なるところは、遊星歯車機構１３に嵌合させる歯車２０１，２０３、送りネジ２０５、ナット２０７、および押し子２０９の構成にあり、他の構成要素は同様である。尚、本体部分２ａのレイアウトは、第１実施形態の変形例に合わせた構成を図示しているが、本第２実施形態の構成は、第１実施形態のレイアウトであっても良い。以下、第１実施形態またはその変形例と同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略し、異なる構成要素のみを説明する。

＜歯車２０１，２０３＞
遊星歯車機構１３にかみ合わせる歯車２０１，２０３は、遊星歯車機構１３の外歯１３ｅにかみ合わせられた中間歯車２０１と、この中間歯車２０１にかみ合わせて設けられた最終段歯車２０３である。これらの中間歯車２０１および最終段歯車２０３は、通常の平歯車であって良く、筐体１０’内に固定して設けられている。

このうち中間歯車２０１は、必要に応じて設けられれば良く、さらに複数段に設けられても良い。一方、最終段歯車２０３は、その回転軸上に送りネジ２０５が固定されたものである。

＜送りネジ２０５＞
送りネジ２０５は、最終段歯車２０３の回転軸上に立設された状態で固定されている。この送りネジ２０５は、シリンジ２５内で押し子２０９を摺動させるためのものである。このため、送りネジ２０５は、押し子２０９の送り速度にあわせたピッチのネジ山を有し、また押し子２０９の移動範囲に合わせた有効長を有する。

また送りネジ２０５は、ナット２０７に嵌合させた状態において、上述した内部モータ部１１による遊星歯車機構１３の駆動によりシリンジ２５側に移動するように、ネジ山が形成されていることとする。このネジ山は、押し子２０９の送り速度にあわせたピッチを有する。また送りネジ２０５は、押し子２０９の移動範囲に合わせた有効長を有する。

＜ナット２０７＞
ナット２０７は、押し子２０９に固定された状態で送りネジ２０５に嵌合して設けられたものである。これにより、最終段歯車２０３に固定して設けた送りネジ２０５を回転させた場合に、送りネジ２０５に嵌合させたナット２０７が送りネジ２０５の延設方向に移動する。このため、ナット２０７に固定された押し子２０９がシリンジ２５内において送りネジ２０５の延設方向に摺動し、これに伴ってシリンジ２５内の容積が伸縮する。

またナット２０７は、送りネジ２０５が嵌合自在なハーフナットであることとする。また、ナット２０７を少なくとも２つのセグメントに分割したスプリットナットとし、各セグメントが送りネジ２０５を締め付けるように付勢させることとしても良い。これにより、ナット２０７、押し子２０９、およびシリンジ２５が、本体部分２ａから着脱自在となっている。この場合、薬液投与装置２の本体部分２ａは、第１実施形態と同様に、繰り返し使用可能なリユース部と、このリユース部に対して取り外し自在としたディスポ部とに分けられる。

尚、薬液投与装置２の本体部分２ａをリユース部とディスポ部とに分ける必要のない場合であれば、ナット２０７はハーフナットやスプリットナットとして構成することに限定されず、通常のリング状のナットであって良い。

＜押し子２０９＞
押し子２０９は、シリンジ２５内に液密を保った状態で摺動自在に陥入され、シリンジ２５内の容積を自在に調整するものである。このような押し子２０９は、例えばシリンジ２５に陥入されるヘッド部２０９ａと、ヘッド部２０９ａに対して垂直に立設されたシャフト部２０９ｂとで構成されて、シャフト部２０９ｂの長さは送りネジ２０５の長さと同程度であることとする。

このような押し子２０９のヘッド部２０９ａの外周には、気密性を確保するためのパッキンが埋め込まれている。パッキンは、シリンジ２５内において押し子２０９を摺動させる際の平行性を保つために２重に配置されていることが好ましい。

［薬液投与装置２に対する薬液充填／薬液投与の手順］
以上のような第２実施形態の薬液投与装置２に対する薬液充填の手順、および薬液投与装置２による薬液投与の手順は、第１実施形態と同様である。

［薬液投与装置２の効果］
以上のような構成を備えた第２実施形態の薬液投与装置２であっても、第１実施形態と同様の遊星歯車機構１３を備えているため、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能である。

尚、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

１，１’，２…薬液投与装置、１ａ，１ａ’，２ａ，…本体部分、１ｂ，１ｂ’…充填器、１１…内部モータ部、１３…遊星歯車機構、１３ａ…太陽歯車、１３ｂ…遊星歯車、１３ｃ…内歯車、１３ｄ…遊星キャリア、１３ｅ…外歯、１３ｆ…平歯車（固定部材）、１３ｇ…停止部材（固定部材）、１５…長軸平歯車、１７，２０３…最終段歯車、１９，２０５…送りネジ、１８…押さえロッド、２１…レール、２３…シリンジ、２５，２０９…押し子、２７…固定ナット、４１…充填用モータ部（外部モータ部）、４３…外部歯車、４３ａ，４３ｂ…傘歯車（外部歯車）、４５…最終段歯車（外部歯車）、４９…制御部、２０７…ナット

Claims (8)

1. 内部モータ部と、
   前記内部モータ部の回転軸に固定された減速歯車装置と、
   前記減速歯車装置に対して直接または間接的に嵌合して設けられた最終段歯車と、
   薬液を収容するシリンジ内で押し子を摺動させるためのものであって前記最終段歯車の回転軸上に設けられた送りネジと、
   前記内部モータ部の回転から前記最終段歯車の回転への減速率と前記減速歯車装置に嵌合する外部モータ部の回転から前記最終段歯車の回転への減速率とを切り替える減速率切替部とを有する
   薬液投与装置。
2. 前記減速歯車装置は、太陽歯車と、前記太陽歯車に嵌合して設けられた複数の遊星歯車と、内周に前記遊星歯車に対して嵌合する内歯を備え外周に外歯を備えた内歯車と、前記遊星歯車の回転軸に固定された遊星キャリアとを有し、前記太陽歯車が前記内部モータ部の回転軸に固定され、前記外歯が前記最終段歯車と直接または間接的に嵌合する
   請求項１に記載の薬液投与装置。
3. 前記内歯車は、前記外歯に嵌合する前記外部モータ部によって駆動される
   請求項２に記載の薬液投与装置。
4. 前記減速率切替部は、前記遊星キャリアを固定自在とするための固定部材である
   請求項２または３記載の薬液投与装置。
5. 前記送りネジの軸上に、
   薬液の投与口を備えたシリンジと、
   前記シリンジ内に陥入された押し子と、
   前記押し子に固定された状態で前記送りネジに嵌合して設けられたナットとが設けられた
   請求項１に記載の薬液投与装置。
6. 前記ナットは前記送りネジに対して取り外し自在なハーフナットまたはスプリットナットであり、
   前記シリンジおよび前記押し子は、前記ハーフナットまたはスプリットナットを介して前記内部モータ部が設けられた本体部分に対して着脱自在である
   請求項５に記載の薬液投与装置。
7. 前記内部モータ部が設けられた本体部分とは別体とした充填器を備え、
   前記充填器は、
   前記固定部材による前記遊星キャリアの固定を解除した状態において前記内歯車に対してかみ合わせ自在な外部歯車と、
   前記内部モータ部よりも大きな出力を有し当該外部歯車を駆動するための充填用モータ部とを有する
   請求項４〜６の何れかに記載の薬液投与装置。
8. 前記充填器は、前記充填用モータ部の駆動を制御すると共に、前記内部モータ部の駆動を遠隔で制御する制御部を有する
   請求項７に記載の薬液投与装置。

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